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电子显微镜技术突破，让我们能看清体内最小的蛋白质



激光（紫色）通过高度抛光的镜子被强力放大，并聚焦到电子束（蓝色）上，以改变其相位并增加冷冻电镜的对比度，使生物学家能够对较小的蛋白质和细胞内拥挤的结构进行成像。（图片来源：Sayo Studio）

冷冻电镜（cryo-EM）技术是结构生物学的基石，揭示了驱动几乎所有细胞过程的许多分子的原子级结构。但这项技术一直受限于对比度，导致无法清晰地成像小分子，其中包括人体内的大多数蛋白质。最近，两项分别发表于《科学》（Science）和预印本文库bioRxiv的研究，成功演示了利用激光相位板显著提升冷冻电镜对比度的成果。这项突破将以前所未有的方式揭示细胞内部结构，为人类生物学开辟了全新的视角。

美国加利福尼亚大学伯克利分校团队在发表于《科学》的论文中表明，激光相位板能够为六种不同大小、制备方法各异的生物样本提供更高的分辨率。这种高强度、强聚焦的连续波激光器与电子束相互作用，改变电子束的相位，这种相位变化会提高小分子（例如血红蛋白）以及细胞内分子和结构（例如细胞核和线粒体）的对比度。在另一篇发表于bioRxiv的研究中，加利福尼亚大学伯克利分校团队与BioHub成像实验室团队还开发了更复杂的新一代激光相位板，并配备了双激光系统，其工作效率约为前作显微镜所用单腔系统的一半。较低的功率可以降低元件烧毁的风险，并减少像差，从而使系统更易于操作。研究人员表示，这一系列突破可以填补我们对那些无法成像的蛋白质结构认知上的巨大空白，它也将对冷冻电镜断层扫描技术产生革命性的影响。（University of California - Berkeley；Biohub）